分布式發電及其對電力系統的影響研究

嚴青華++楊正懋

摘 要： 分布式發電對電力系統產生的影響主要表現在多個方面，電能質量、配網損耗、系統保護等。本文從分布式發電的分類與含義進行闡述，對分布式發電在電力系統著出現的問題進行了解決，促進了分布式發電的發展，使其在能源綜合應用上地位更加的顯著，同時為后來的研究提供了一定的借鑒。

關鍵詞：分布式電源 電力系統 研究與影響

縱觀世界的發展，相關能源逐漸枯竭，所以需求量也會日漸上升，節能環保可持續發展問題受到了當下廣泛的關注。經濟的發展物質水平的提高，人們的目光也變得長遠，對于可再生資源的技術關注與國家政策緊密結合。對于分布發電技術的關注也是從不同的層面進行分析，在配電網領域分布式發電得到了非常廣泛的應用。但是在隨之發展的過程中也出現了相關問題，類似于電能質量與能源消耗都是民眾關注的重點。

1、分布式電源應用

分布式發電就是將電力系統分散開來，變得越發的小規模，但又獨當一面，自主輸出電能。像生活中出現的風力、太陽能、燃氣輪、燃料發電都是屬于分布式電源。

1）雙饋感應發電機

雙饋感應發電機、同步發電機和籠型感應發電機在一般情況下可以采用風力機的類型控制方式對發電機進行選型。至于風機，風速是決定輸出的有功功率的最重要的因素。雙速型有利于大大提高風電轉換效率，而就實際情況而言，單繞組雙速型受到了極大的好評，而在變速方面則采用的是雙饋感應發電機或同步發電機。其實同步發電機大部分都是利用永磁同步發電機，當然也可以利用混合勵磁的技術，這是因為利用了混合勵磁的同步發電機，不僅可以將成本控制在最低范圍內，還能將發電機系統的性能大大的提升一個檔次。而直驅式風力發電機組大多數應用的還是低速永磁同步發電機。

2）太陽能發電

以太陽能電池為基底的太陽能發電，其實是利用光生伏特效應這一原理，逐漸把太陽能演變成電能，因此太陽能電池被視為太陽能光伏發電系統的重要核心配件，大家還給它取了一個名字叫做光伏電池。這款電池發電的過程總共有三步：1、太陽能電池由兩種擁有不同導電性質的同質半導體組成，分別叫做N型和p型，當電池受到太陽能的照射時，N區和P區各自的空間電荷區就會開始收集相應的能量光子，從而生成電子-空穴對。2、通過靜電場。兩種相反電極性的光生載流子會被強行分離，在此過程中，光生電勢因而產生。3、如果在電池的兩端連接起負載，這時就會有相應的光生載流子通過負載，從而得到電功率的輸出，也就是生成了所謂的電能。

3）微型燃氣輪機發電

微型的燃氣輪機、數字的電力控制器以及由燃氣輪機直接驅動的內置式高速逆變發電機這主要的三大部分，完美的構造出了這款發電機，其中以回熱器、燃燒室等相應配件所構造的微型燃輪機是它的最重要的組成部分。這款超小的燃氣輪機利用天然氣、汽油等原料作為燃料，再采取回熱循壞式的方式，使發電效率高達到30%，并且將功率控制在數百千瓦之下。除了以上的兩大有點，這款微型燃氣輪機還具備著尺寸小、維護價格低、燃料消耗率低等讓人贊不絕口的特點，因此在這些年來得以普遍的推廣和運用。

2、分布式電源對電力系統的影響

跟隨著經濟大幅度增大的趨勢，分布式電源已經慢慢被家喻戶曉。但是分布式電源的運用難免會給其他方面造成不可預知的困擾。所以，揣摩好分布式電源和配電網之間相互作用的原理是現如今最重要的措施。分布式電源的運用給配電網造成的主要困擾和急需處理的問題，體現在它對配電網損害、電能的質量以及系統保護的方面的影響上。

2.1 對電能質量的影響

2.1.1 供電的間歇性中斷

如果將分布式電源運用成為一種備用電源時，這時的主供電源轉變為備用電源的過程中就會存在漏洞，而且在這段時間段里發生電力突然中斷情況的概率非常大。

2.1.2 電壓調節

電壓是用來衡量電能質量標準中最重要的一項，一定范圍內的電壓是保證電能質量的關鍵。接入了分布式電源之后。不僅可以對電壓波動進行調節，還能改變負荷潮流和電壓曲線。為了減輕分布式電源接入后對電壓的負面影響，我國圍繞接入的方式、容量以及電壓等級等方面，制定了一項非常完整的要求。

2.1.3 諧波問題

當配電網接入了分布式電源之后，用戶其實能直接控制退出和接入這兩個過程。電網和用戶所遭受的諧波污染，有可能很大一部分原因是因為能力缺額和電機繞組的設計不相一致。因此，在配電網接入了分布式電源的過程中能認真仔細的對諧波影響進行解剖和掌控，是一件非常至關緊要的事情，這樣才能更好的制定抑制諧波的計劃，并且還能了解是否已經完成了電能質量所要求的目標。

2.2 對配電網規劃的影響

其實在配電網接入分布電源之前，對分部電影進行詳細的規劃是一件必要的事情。就拿DG計劃來介紹，依據決策量來進行類型的分化，形成單一和綜合兩類。綜合協調是從全局出發進行優化，是一個整體規劃，涉及到饋線、配電變電等相關主要設備。而單一規劃則要保持相關設備不變，從而改善DG的安裝位置以及在容量上也進行改變。分布式電源的熟悉掌控有利于自己做出正確的決策。為了提升電網運行的真實性、經濟性以及平穩度，就必須精準的對分布式電源給配電網帶來的影響作出抉擇和判定。

2.3 對配網損耗的影響

配電網的損耗可以被系統的潮流所影響，分布式電源的接入改變著整個配電系統的負荷分布，緊接著單向流動的配電網潮流可能隨時被雙向流動所替代。國外的一項研究表明，在接入了分布式電源之后，可以顯著的將電網損耗降低。這是因為在接入了分布式電源之后，無功功率和有功功率能夠在同一時間段對系統進行功率的輸入，這一過程可以大大降低對系統的損耗程度，同時增加了電網電壓運行的穩定性，并且，通過潮流計算后發現，配電網在接入異步感應式發電機之后，居然會直接加重對配電網的損耗。

2.4 對系統保護的影響

由于配電網上出現的大多數故障的時間點都不是固定的，再加上單向流動的原始輻射狀配電網的潮流，并且饋線斷路器是利用兩段式保護，也就是所謂的電流保護和電流速斷保護。因此以配置三相一次重合閘的保護設計理念是原始配電網的主導方向。

接入了分布式電源的配電網對系統保護產生了非常強大的、不可磨滅的作用，對該作用的大小取決于分布式電源的容量、位置以及電源的類型。除了對系統保護產生了作用，分布式電源的接入還可以直接推動多電源系統的產生，這也就說明受保護的設備必須和它前進的方向相一致，對于配電網來說，加入方向性敏感元件就必不可少的步驟，這可以和擴大保護范圍正正比例函數關系，但是就經濟發展而言，缺乏選擇性的保護手段以及無法擁有以上有點的原始保護裝置，是一定會被淘汰的。所以原有保護設備不會因為分布式電源接入配電網而產生變化，保持保護裝置固有有的協調性是我們亟待解決的問題。

3、結束語

到目前為止分布式發電的研究在國內還有待提高改進，雖然在國內分布式發電系統的探究比國外發達國家晚很多，但近幾年發展的勢頭非常的猛，研究與開發速度大大超過預期，國家大力扶持這項技術的發展，分布式發電技術的許多長處是傳統發電方式永遠也無法達到的，分布式發電的接入意味著我國面臨著新的挑戰，也是新的機遇，將持續在電力系統扮演重要的角色。由此可見，分布式電源的接入對配電網帶來好處數不勝數，有利于提升系統的經濟性、穩定性及可靠性，在市場經濟條件下拉動我國經濟的迅速增長。

參考文獻

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